大学化学原理第一章课件.ppt

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1、第一章原子结构和元素周期律1.1微观粒子的运动规律1.2原子的量子力学模型1.3原子核外电子排布和元素周期律1.4元素基本性质的周期性1.1微观粒子的运动规律1.1.1光的波粒二象性1.1.2微观粒子的波粒二象性1.1.3测不准原理1.1.1光的波粒二象性爱因斯坦通过普朗克常数(h)把光的波粒二象性统一起来，揭示光的本质能量动量频率波长P=h/λE=hv粒子性波动性1.1.2微观粒子的波粒二象性1924年法国物理学家德布罗意提出设想:所有实物微粒都具有波粒二象性。λ=h/p=h/(mv)速度质量物质波的波长

2、德布罗意关系式动量物质波的证明——电子的晶体衍射当电子通过晶体时，在屏幕上产生明暗交替的衍射环。这说明电子射线同X射线一样有衍射现象，证明了德布罗意假设的正确性，亦证明了电子具有波动性。1.1.3测不准原理德国物理学家海森伯指出：对微观粒子,不能同时准确测出它在某一瞬间的运动速率（或动量）和位置x·p≥h动量误差位置误差微观粒子的运动使用统计规律描述，即概率描述1.2原子的量子力学模型1.2.1波函数和原子轨道1.2.2电子云和几率密度1.2.3原子轨道及电子云的角度分布图1.2.4四个量子数1.2.1波

3、函数和原子轨道薛定锷方程(描述微观粒子运动的波动方程)oxyzx,y,z三维空间坐标m电子质量h普朗克常数E电子总能量V电子在原子中的潜能？1.2.1波函数和原子轨道是描述电子运动的波函数，也称为原子轨道、原子轨迹或原子函可以描述原子核外电子运动状态对x的二阶偏导数对y的二阶偏导数对z的二阶偏导数1.2.2电子云和几率密度没有物理意义，复数表达式为=a+bi

4、

5、2就是几率密度，即单位体积中的几率电子云是

6、

7、2的具体图像1s电子云

8、

9、2–r图s电子云的界面图1s电子云图1.2.3原子轨道及电

10、子云的角度分布图通过薛定谔方程求解而得必须在球极坐标系中求解(x,y,z)→(r,,)OxyzP(r,,)P′0≤r∞0≤≤π纬度0≤≤2π经度x=rsincosy=rsinsinz=rcos变量分离ψ(r,,)＝R(r)Y(,)R(r)径向函数Y(,)角度函数Y2Pz=cosY22Pz=(cos)2Pz轨道角度分布示意图1.2.3原子轨道及电子云的角度分布图原子轨道和电子云的角度分布图<1>S原子轨道角度分布图<2>S电子云的角度分布图原子轨道和电子云的

11、角度分布图<3>P原子轨道角度分布图<4>P电子云的角度分布图原子轨道和电子云的角度分布图<5>d原子轨道角度分布图原子轨道和电子云的角度分布图<6>d电子云的角度分布图1.2.3角度分布图的解释红色部分表示+，金色部分表示-图象只代表波函数(或电子云)的角度部分，不代表全波函数ψψ=R(r)·Y(,)原子轨道的角度分布图与电子云的角度分布图的区别电子云的角度分布图比原子轨道的角度分布图瘦些，因为Y≤1，所以Y2≤Y原子轨道角度部分的正负号代表Y值的正负,不代表电荷径向函数R(r)、角度函数Y(,)分

12、别受量子数n、l和l、m限定1.2.4四个量子数1.2.4.1主量子数n1.2.4.2角量子数l1.2.4.3磁量子数m1.2.4.4自旋量子数ms1.2.4.1主量子数n物理意义:主量子数表示电子离核远近和轨道能量的高低n值越小，电子离核越近，能量越低n值越大，电子离核越远，能量越高取值范围:正整数(n=1,2,3,···,∞)主量子数n1234567···电子层一二三四五六七···符号KLMNOPQ···主量子数与电子层的对应关系1.2.4.1主量子数n氢原子核外电子能量值决定于主量子数1.2.4.2角量

13、子数l物理意义:表示原子轨道或电子云的形状；表示同电子层中具有不同状态的亚层；多电子原子中电子的能量决定于主量子数n和角量子数l。取值范围:l=0,1,2,3…n-1取值数目=n值1.2.4.2角量子数l-01角量子数01234···亚层符号spdfg···轨道形状球形哑铃型花瓣型·········角量子数与电子亚层、轨道形状的对应关系主量子数与角量子数的关系n1234电子层KLMNl0010120123亚层1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f1.2.4.2角量子数l-02n相同，l越大能量越高E2s

14、2pE3s